Розгалужувач PLC 1:32 проти 1:64: GPON/XGS-Посібник із вибору бюджету посилання PON

Кожен інженер FTTH знає цю боротьбу: розробляючи ODN, ви витрачаєте більше часу на розщеплення коефіцієнта, ніж на волоконний маршрут. Два однакових житлових кварталу – в одному проекті 1:32, в іншому 1:64. Запитайте чому, і ви часто почуєте «це те, що ми завжди використовуємо» або «це шаблон». Але оптична сила не обманює. Подвоєння коефіцієнта поділу коштує приблизно 3 дБ у бюджеті зв’язку. На останньому кілометрі мережі доступу ці 3 дБ можуть бути різницею між «працює добре» і «випадково переходить у мережу».

Нещодавно я переглянув дані вимірювань для наших розгалужувачів GLORY LGX Cassette PLC, порівнюючи 1:32 і 1:64 поруч. Разом із кількома болісними уроками з реальних проектів, ось що я дізнався про вибір коефіцієнта розподілу.

1. Початок технології: FBT проти PLC – чому це важливо

Перш ніж заглиблюватися в коефіцієнти розподілу, корисно знати, як виготовляється спліттер. Існують дві основні технології: плавлений біконічний конус (FBT) і плоска світлохвильова схема (PLC).

FBT працює шляхом скручування двох або більше волокон разом і нагрівання їх, доки вони не з’єднаються і не звужаться. Це зріла, недорога-технологія. Для невеликих коефіцієнтів розподілу (1:2, 1:4) на певній довжині хвилі він все ще конкурентоспроможний.

Але FBT має серйозні обмеження для FTTH:

• Розщеплення понад 1:8 важко; 1:32 є практичним обмеженням, і однаковість страждає.

• Чутливість до температури – розплавлена ​​область розширюється та звужується, викликаючи зміну втрат.

• Поведінка,-залежна від довжини хвилі, яка є проблематичною для багатохвильових PON.

Технологія PLC має інший підхід. Він використовує виготовлення напівпровідників для літографічного створення хвилеводів на кремнеземній підкладці. Типовий чіп ПЛК має три точно витравлені шари: підкладку для механічної підтримки, хвилевідний шар для оптичної маршрутизації та зовнішню оболонку для захисту. Цей чіп-процес має кілька переваг:

• Співвідношення розподілу легко досягають 1:32, 1:64 і навіть 1:128 – ідеально для-міських районів з високою щільністю.

• Чудова рівномірність – кожен вихід отримує майже однакову потужність.

• Широкий діапазон довжин хвиль (1260-1650 нм), що охоплює діапазони O, E, S, C і L, ідеально підходить для співіснування GPON/XGS-PON.

• Висока температурна стабільність – втрати змінюються дуже незначно від -40 градусів до +85 градусів, критично для зовнішніх шаф і коробок для монтажу на стовпах.

• Компактний розмір – пристрій 1:32 може мати розміри 4 × 12 × 60 мм, що дозволяє розмістити багато модулів LGX у стійці 1U.

Очікується, що глобальний ринок спліттерів ПЛК зросте з приблизно 1,615 мільярда доларів США у 2025 році до 2,307 мільярда доларів США до 2031 року із середньорічним темпом зростання приблизно на 6,1%. Очікується, що лише сегмент касет (LGX) досягне 945 мільйонів доларів США до 2032 року завдяки розгортанню FTTH/FTTx і попиту на високо-пасивні компоненти в 5G і центрах обробки даних. Упаковка LGX є ключовою частиною цієї тенденції, оскільки вона забезпечує модульне,-замінюване, стандартизоване керування дизайном ODN – саме те, що потрібно зростаючій мережі.

Для програм FTTH немає причин розглядати FBT. У серії GLORY LGX використовуються високо{1}}якісні ПЛК-чіпи з G.657A1,-нечутливим до вигину волокном (мінімальний радіус вигину 10 мм, ідеально підходить для тісних стелажних шаф) і значеннями вставних втрат/однорідності, які відповідають або перевищують міжнародні стандарти.

2. Точні дані: порівняння 1:32 і 1:64

Ось номери специфікацій наших касетних спліттерів LGX:

Різниця в 3 дБ

Типова втрата для 1:32 становить приблизно 16,0 дБ, для 1:64 приблизно 19,5 дБ – дельта 3,5 дБ. У системі PON OLT зазвичай запускає від +3 до +5 дБм (клас B+). Чутливість ONT становить близько -27 дБм (GPON) або -28 дБм (XGS-PON). Включіть затухання у волокні (скажімо, 0,35 дБ/км × 5 км=1.75 дБ), втрати з’єднувача (чотири з’єднувачі по 0,3 дБ кожен=1.2 дБ) і втрати на з’єднанні (три з’єднання по 0,1 дБ=0.3 дБ).

З роздільником 1:32:

+5 дБм – 16,0 дБ – 1,75 дБ – 1,2 дБ – 0,3 дБ=–14,25 дБм – цілком у межах чутливості ONT.

З роздільником 1:64:

+5 дБм – 19,5 дБ – 1,75 дБ – 1,2 дБ – 0,3 дБ=–17,75 дБм – усе ще прийнятно, але запаси менші.

Але зауважте:таблиця показує максимальні внесені втрати. Для 1:64 у найгіршому-випадку втрати становлять 20,5 дБ. Використовуючи той самий розрахунок: +5 дБм – 20,5 дБ – 1,75 дБ – 1,2 дБ – 0,3 дБ=–18,75 дБм. Все ще в межах -27 дБм для ОНТ, але маржа ще більше скоротилася.

Однорідність:від 1,5 дБ до 2,5 дБ – що це означає на практиці

Подивіться на рядок рівномірності: 1:32 має Менше або дорівнює 1,5 дБ, 1:64 переходить до Менше або дорівнює 2,5 дБ. На це часто не звертають уваги. Припустімо, ви встановили розгалужувач 1:64 у 4-поверховому MDU. Вихідний порт із найвищими втратами може бути на 2,5 дБ слабшим, ніж порт із найменшими втратами. Ця зміна безпосередньо впливає на оптичну потужність, яку бачить кожен ONU, і, що більш важливо, на висхідний шлях.

У висхідному напрямку ONU передають із потужністю зазвичай від +0.5 до +5 дБм. Після проходження через розгалужувач (у зворотному напрямку) сигнали об'єднуються в OLT. OLT має працювати з широким динамічним діапазоном. Рівномірність 2,5 дБ означає, що деякі сигнали ONU надходитимуть на 2,5 дБ слабше, ніж інші. У той час як сучасні OLT мають автоматичний контроль підсилення та приймачі пакетного-режиму, значні варіації можуть збільшити частоту-помилок бітів (BER) і час від часу призводити до-скасування реєстрації ONU під час високих-періодів навантаження. Це така «випадкова» проблема, яку дуже важко діагностувати після факту.

Стабільність температури – прихований фактор

У таблиці наведено типові-температурні втрати 0,3-0,4 дБ і максимум 0,5 дБ. Однак розгалужувач 1:64 за своєю суттю більш чутливий до термоциклування. Різниця в коефіцієнті теплового розширення між мікросхемою ПЛК, волокном і корпусом може додати додаткові втрати на додаток до статичних чисел, особливо в зовнішніх шафах, де значні коливання температури вдень і вночі. Ось чому багато консервативно розроблених конструкцій ODN досі віддають перевагу 1:32 над 1:64 – вони хочуть безпечнішої подушки.

3. Справжній-світовий провал, спричинений сліпим вибором 1:64

Минулого року ми допомогли з модернізацією FTTH в одному з південних китайських міст. Громада мала близько 60 квартир. Кімната зв’язку була в дальньому кутку маєтку; найдовша ділянка волокна до найдальшої будівлі становила приблизно 6,8 км. Оригінальний дизайн використовував два спліттери 1:32, кожен з яких обслуговував близько 30 абонентів. Закупівля вирішила замість цього використати розгалужувачі 1:64, оскільки "ціна майже така сама, і це-на майбутнє".

 

Встановлення пройшло гладко. Приймальні випробування показали прийнятні рівні прийому – просто. Вісім найдальших ONT виміряли від -26,5 до -28 дБм, прямо на порозі. Було це сухої осені.

Потім настав сезон дощів. Висока вологість спричинила утворення конденсату всередині кількох заглушок для з’єднання. Три ОНТ випали з мережі. Під час -огляду місця було виявлено, що роз’єм SC/APC на вихідному порту розгалужувача трохи ослаб. Його пере-встановлення повернуло потужність прийому з -27,3 дБм до -25,2 дБм. Проблему вирішено, але служба підтримки була завалена дзвінками тижнями.

Основна причина: розгалужувач 1:64 майже не залишав запасу для неочікуваних втрат (окислення роз’єму, мікро-вигини, спричинені вологістю, старіння). Додаткові 3 дБ, які забезпечив би 1:32, усунули б проблему роз’єму без будь-яких перерв у роботі.

Відтоді ми дотримуємося простого правила: у радіусі 3 км від OLT допустимо 1:64; для відстаней понад 3 км або якщо використовується каскадне розділення, дотримуйтесь 1:32.

4. Лабораторний тест: касета GLORY LGX 1:32 проти 1:64

Ми піддали модулі LGX 1:32 і 1:64 48-годинному випробуванню тепловим циклом (від -40 градусів до +85 градусів). Кожні чотири години ми вимірювали вставні втрати.

• Модуль 1:32 почався з 16,7 дБ і піднявся до 17,1 дБ – збільшення на 0,4 дБ, все ще в межах специфікації.

• Модуль 1:64 змінився з 20,1 дБ до 20,9 дБ – збільшення на 0,8 дБ, також у межах гарантованого Менше або дорівнює 21,5 дБ.

Коли модулі повернулися до кімнатної температури, обидва відновилися до початкових значень втрат. Немає постійних пошкоджень – тимчасова зміна була спричинена легкою механічною деформацією з’єднувачів і ущільнювачів за екстремальних температур. Але 1:64 показав майже вдвічі більшу варіацію, підтверджуючи, що вищі коефіцієнти розподілу більш чутливі до стресу навколишнього середовища.

Ми також тестували модулі LGX 1:8 і 1:16. Модулі 1:8 залишалися стабільними на рівні 10,1-10,3 дБ, майже не рухаючись. Якщо ваш бюджет дозволяє, використання двох розгалужувачів 1:8 у каскаді (загальні втрати ~20,6 дБ) майже те саме, що один 1:64 (20,5 дБ), але модулі 1:8 набагато стабільніші, а проміжна точка з’єднання забезпечує корисний тестовий доступ для ізоляції несправностей.

5. Централізоване проти розподіленого розподілу – як це змінює вибір

Рішення про коефіцієнт розподілу сильно взаємодіє з архітектурою розподілу.

Централізоване розщеплення (одноразове-рівень)розміщує один великий розгалужувач 1:32 або 1:64 у центральному офісі або великій шафі ODF. Кожне волокно проходить безпосередньо від спліттера до абонента. Переваги: ​​просте керування, мало точок відмови, проста маршрутизація оптоволокна. Недоліки: багато фідерних волокон від OLT до спліттера (64 волокна для спліттера 1:64) і велика ємність оптоволокна не використовується, доки не буде підключено кожну квартиру. Централізований поділ найкраще підходить для бізнес-парків або ново{11}}будівничих офісних веж, де-використання є миттєвим і високим.

Розподілений розподіл (каскадний)використовує два ступені: розгалужувач 1:4 у вуличній шафі, потім розгалужувачі 1:8 або 1:16 у точках входу в будівлю або на сходах. Фідерний кабель потребує лише 2-4 волокон, і ви встановлюєте лише модулі розгалужувачів після реєстрації абонентів. Це ідеальний варіант для житлових районів з поступовим заповненням. Недоліки: більше польових з’єднань і вищі загальні внесені втрати (каскад 1:4 + 1:8 має близько 7.1+10.4=17.5 дБ, між 1:32 і 1:64).

TheКасета LGXТут сяє: одна стійка 1U або 2U може розмістити суміш модулів 1:8, 1:16, 1:32 і 1:64. Ви можете почати з кількох модулів 1:8, а потім вставити 1:16 або 1:32, не торкаючись волокна чи стійки. Немає потреби встановлювати 1:64 з першого дня. Ця гнучкість "оплачуйте-в міру-ви-ростання" заощаджує як капітальні витрати, так і робочі клопоти.

6. Не забувайте про втрати з’єднувача та з’єднання – вони накопичуються

Розробники часто зосереджуються лише на внесених втратах спліттера, але реальний ODN накопичує втрати з багатьох джерел.

• Втрата роз’єму: кожне з’єднання SC/APC або SC/UPC додає близько 0,3-0,5 дБ. Типовий шлях може мати 8-10 роз’ємів, що легко додає 3-4 дБ.

• Втрати при зварюванні: кожне зварювання додає 0,1-0,2 дБ. З 3-5 з’єднаннями це ще 0,5-1 дБ.

• Запас старіння: понад 5-8 років знос наконечника з’єднувача, накопичення пилу та мікрозгини волокон можуть повільно збільшувати втрати. Консервативна конструкція зберігає принаймні 3 дБ для старіння.

Додавши це: розгалужувач 20,5 дБ + роз’єми 3,0 дБ + з’єднання 1,0 дБ + старіння 3,0 дБ=27.5 дБ. Бюджет зв’язку GPON класу B+ становить 28 дБ, залишаючи лише 0,5 дБ запасу. Це занадто тісно. Ось чому 1:64 рекомендується лише при використанні OLT класу C+ (бюджет 32 дБ) або коли ODN дуже короткий і чистий.

7. Як щодо 25G PON і 50G PON? Вам знадобиться редизайн?

Багато операторів хвилюються, що майбутні оновлення PON зроблять їхні ODN застарілими. Для 25G PON перехід від модуляції NRZ до модуляції PAM4 погіршує чутливість приймача приблизно на 3 дБ. Це означає, що дво-поділ (наприклад,. 1:8+1:8, ~21 дБ втрати), який добре працював для GPON, може більше не використовуватися для 25G PON, якщо ви не переведете на один-етап 1:32 (~17,5 дБ втрати). Це вимагатиме-переробки компонування шафи та оптоволоконної маршрутизації – це дорого та руйнівно.

Однак безпосереднім пріоритетом є перехід від GPON до XGS-PON. Технологія Combo-PON (WDM всередині OLT) дозволяє GPON і XGS-PON співіснувати на одному ODN без зміни розгалужувачів або оптоволокна. Бюджет XGS-PON (29-31 дБ) подібний до GPON класу B+/C+.. Що стосується 25G/50G PON, з’являються дієві рішення для спільного існування, і існує ймовірність того, що існуюча пасивна інфраструктура проіснує багато років. Тим не менш, добре{13}}розроблений ODN із високо-уніфікованими модулями LGX із низькими втратами (1:32 чи 1:64) дає вам найбільше простору для майбутнього.

8. Практичний посібник з вибору

Базуючись на досвіді роботи, я використовую такі практичні правила:

• Почніть з оптичного модуля OLT.Багато розгорнутих GPON OLT використовують клас B+ (бюджет 28 дБ). Для 1:64 вам дійсно потрібен клас C+ (32 дБ). Модулі XGS-PON зазвичай пропонують 29-31 дБ – перевірте таблицю даних перед тим, як почати.

• Відстань і запас.Якщо найдальший ONT менше або дорівнює 2 км, а затухання у волокні низьке (менше або дорівнює 0,33 дБ/км), 1:64 можливе з хорошим бюджетом. Для 2-5 км дотримуйтесь 1:32. Понад 5 км використовуйте 1:16 або каскад.

• Каскадні архітектури.Каскад 1:4 + 1:8 становить приблизно 17,5 дБ – між 1:32 і 1:64. Це дає вам проміжні тестові бали та полегшує поетапне інвестування, але збільшує кількість активних вузлів.

• Залиште місце для зростання.Якщо спліттер 1:64 використовує лише 30 портів, інші 34 порти неактивні, але все ще вразливі до пилу та забруднення. Часто краще розгорнути два розділювачі 1:32 і заповнювати другий лише за потреби.

• Стандартизуйте касети LGX.Використання однакового форм-фактора LGX у різних проектах спрощує керування запасами та знижує ризик замовлення невідповідної деталі.

Наша серія касет LGX підтримує модулі з можливістю гарячої-заміни. Ви можете почати з 1:32, а пізніше замінити його на 1:64 (або додати другий блок), не порушуючи оптоволокно або стійку. Кілька операторів обрали цей підхід, тому що вони не могли передбачити остаточний-коефіцієнт поглинання – гнучкість окупилася.

9. Вгору за течією – напрямок, який часто ігнорують

Ми схильні зосереджуватися на низхідній течії (OLT→ONT), але вихідний шлях має однакове значення. У GPON потужність передачі ONT зазвичай становить від +0.5 до +5 дБм. Після проходження через розгалужувач (у зворотному напрямку) і поєднання з іншими сигналами ONT потужність, що надходить до OLT, може бути значно нижчою.

Для розгалужувача 1:64 втрати вгорі становлять близько -20 дБ. ONT, що передає лише +0.5 дБм, забезпечить близько -19,5 дБм до OLT – все ще вище типової чутливості OLT (від -28 до -30 дБм), але запас невеликий.

Крім того, приймач OLT у пакетному-режимі має обслуговувати дуже різні вхідні потужності від різних ONT. Розгалужувач із поганою рівномірністю (2,5 дБ) погіршує ситуацію, потенційно спричиняючи помилки пакетів і де-реєстрацію ONU. Ось чому, коли співвідношення 1:64 неминуче, ми рекомендуємо вибирати модулі з найкращою можливою однорідністю – ми можемо надати звіти про-випробування кожного порту для кожної партії.

10. Узгодженість і простежуваність виробництва

На відміну від польового -модуля, касетний розгалужувач не можна налаштувати на місці. Якщо замовлення надходить з неправильною моделлю або один канал має надмірні втрати, проект затримується. Тому ми проводимо-прискорені тести терміну експлуатації на рівні партії та надаємо дані про втрату-каналів для кожного вантажу. Клієнти також можуть вказати спеціальні критерії приймання в договорі.

Результатом цього є те, що кілька сайтів проектів, які використовують касети LGX, працюють на одній базовій лінії. Тестування, документація та усунення несправностей стають стандартизованими, що значно-економить час для команд на місцях.

Висновок

Вибір коефіцієнта розподілу ніколи не означає просто «що більше, то краще». Різниця між 1:32 і 1:64 становить приблизно 3-4 дБ оптичного бюджету, але в реальному-розгортанні поза заводом ці децибели перетворюються безпосередньо на запаси встановлення, довгостроковий допуск до старіння та простоту обслуговування.

1:32 і 1:64 мають своє місце: міські будівлі з високою-щільністю-невеликої досяжності можуть підійти з 1:64, тоді як-довші-відстані чи зв’язки з суворим-середовищем часто вимагають додаткової подушки 1:32. Серія LGX Cassette від GLORY пропонує і те, і інше, а можливість змішувати їх в одній стійці дає вам справжній набір інструментів "оплата-як-ви-ростете".

Наступного разу, коли ви будете проектувати мережу PON, не просто дивіться на етикетку спліттера. Обчисліть сукупні втрати зв’язку, врахуйте майбутні-швидкість використання, уніфікованість модулів і вартість кількох рулонів. Трохи додаткової націнки сьогодні коштує у багато разів більше ціни спліттера.